Построение дерева свойств

Построение дерева свойств 1. Определение 2. Правила построения • Известно, что каждый предмет и его качество можно описать с помощью большого числа свойств. Комплексный показатель качества является результирующей величиной этих свойств. • В квалиметрии следует учитывать две противоположные тенденции: с одной стороны – стремление описать качество максимально возможным числом свойств, с другой – количество учитываемых свойств стараются уменьшить, чтобы сократить объемы расчетов. • Следовательно, необходимо найти оптимальное число свойств, придерживаясь следующих положений: • свойства качества рассматриваются как классификационная система согласно иерархической многоуровневой структуре свойств (рис. 1); • основу классификации составляет признак, определяемый целью, с которой проводится оценка качества; количество свойств качества должно удовлетворять требованиям необходимости и достаточности. Основны е понят ия, используемы е при пост роении дерева свойст в • Дерево свойств – многоуровневая иерархическая структура свойств, характеризующих качество оцениваемого объекта. • Сложное свойство –свойство объекта, которое может быть подразделено на ряд других менее сложных свойств. Например, габариты объекта можно разделить на ширину, высоту и длину. • Простое свойство – свойство, которое не может быть подразделено на другие свойства. • Эквисатисные (достаточно равные, эквис – равный, сатис – достаточно) свойства − это свойства, эквивалентные по своему влиянию на удовлетворение определенной потребности, свойства, в одинаковой степени удовлетворяющие каую-либо потребность. • Например, свойство «экономичность автомобиля» эквистатисно совокупности двух свойств «экономичность изготовления» и «экономичность эксплуатации». • Группа свойств – совокупность менее сложных свойств, на которые подразделяется эквистатисное им сложное свойство. (Например, сложное свойство «эстетичность легкового автомобиля» подразделяется на эквистатисную группу менее сложных свойств – привлекательность внешнего вида» и «привлекательность салона»). • Независимое свойство– это свойство, находящееся с любым свойством группы в отношении независимости по предпочтению. • Частично зависимое свойство– это свойство, находящееся в отношении независимости по предпочтению со всеми свойствами группы, не являющимися свойствами затрат. • Зависимое свойство– это свойство, не находящееся в отношении независимости по предпочтению хотя бы с одним свойством группы, не являющимся свойством затрат. • Квазипростое свойство– это такое сложное свойство, которое может быть подразделено на группу менее сложных эквистатисных свойств, но которое не следует подвергать такому делению, т.к. его показатель может быть определен без разложения или известна функциональная зависимость между показателями сложного и эквистатисных ему менее сложных свойств. Например, «экономичность» автомобиля можно разделить на «экономичность изготовления» и «экономичность эксплуатации», однако существует зависимость для приведенных затрат, включающая оба показателя. Дерево свойств– графическое изображение иерархической структуры, состоящей из сложных свойств и связанных с ними групп свойств (рис.2). Дерево показывает взаимосвязь между сложными, квазипростыми и простыми свойствами объекта. Для удобства дерево изображают слева направо. • Уровни дерева– участки дерева, заключенные между двумя соседними вертикальными плоскостями, отделяющими сложное свойство от эквистатисной ему группы свойств. Уровни нумеруются слева направо от 0-го доm-го. На последнемm-ом уровне находятся только простые или квазипростые свойства. • Полное дерево– это дерево, разветвленное до такой степени, что на последнем уровне находятся только простые или квазипростые свойства. • Неполное дерево– это дерево, у которого на последнем уровне находятся не только простые и квазипростые свойства, но и сложные. • Усеченное дерево – дерево, из которого оказалось возможным исключить одно или несколько свойств или групп свойств. • Поддерево– выделенный из данного дерева свойств участок, который сам представляет собой ветку дерева. • Приведенные определения позволяют определить правила построения дерева свойств. Правила построения дерева свойств • Деление по равному основанию. Для каждой группы свойств должен быть единый для всех свойств группы признак деления. Например, на рис.3 правило деления нарушено. Для свойства «удобство для водителя» признаком является категория людей находящихся в автобусе; для свойства «микроклимат в салоне» – характер факторов, влияющих на удобство пребывания в салоне; для свойства «высота входной двери» – характер факторов, валяющих на удобство входа в автобус. На рис.4 показано дерево свойств, построенное по правилу деления по равному основанию. • Ясность признака деления. Если предполагается, что коэффициенты весомости для свойств отдельных групп (или для всего дерева в целом) будут определяться экспертным методом, целесообразно, чтобы в каждой группе свойств признак деления был четко выражен и абсолютно ясен уже из самих формулировок свойств. В этом случае, как показывает практика, эксперты дают более уверенные и точные ответы на поставленные вопросы. • Необходимость и достаточность числа свойств. • Каждое сложное свойство должно делиться на такую эквистатисную группу свойств, число и характер которых удовлетворяют требованию необходимости и достаточности. На рис.5 приведены примеры неправильного (а, б) и правильного (в) формирования эквистатисной группы свойств. • Однозначность толкования формулировок свойств. В дереве не должны использоваться нечеткие, двусмысленные, неоднозначно трактуемые формулировки свойств. В противном случае в принимаемые решения может быть внесена дополнительная погрешность. • Эталонное множество свойств. Часто встречается ситуация, когда различные образцы объекта одного вида, кроме основных свойств, общих для всех образцов, имеют некоторое количество свойств, которыми обладают одни и не обладают другие. Например, в отдельных автомобилях имеются кондиционеры, в других - радиотелефоны, в третьих - телевизоры и т.д. Совокупность всех основных и дополнительных свойств, присущих разным образцам одного вида объекта, называются эталонным множеством свойств. Именно это множество и должно использоваться в дереве свойств. • Недопустимость зависимых свойств. В любой группе свойств должны быть оставлены только те свойства, которые являются независимыми или частично зависимыми. Это вытекает из теоремы теоретической квалиметрии, устанавливающей условия необходимые для формирования комплексного показателя в виде взвешенной суммы отдельных показателей свойств. • Случайный характер расположения свойств. При экспертном определении коэффициентов весомости возможно искажение экспертных оценок, связанное с тем, что свойства, помещенные в начало группы, подсознательно могут восприниматься как наиболее важные. Для нейтрализации этого психологического момента при экспертном методе целесообразно применять случайный порядок расположения свойств в группе. • Минимум свойств в группе. Одно из главных предназначений дерева – служить вспомогательным инструментом для определения коэффициентов весомости. В большинстве случаев коэффициенты определяются экспертным путем. Психологические возможности человека таковы, что ему трудно учитывать больше семи различных свойств, образующих группу эквистатисную сложному свойству. Рекомендуется не превышать этот максимум при формировании групп. Чем меньше свойств в группе, тем точнее выносимое экспертом суждение. В идеале группа должна состоять только из двух свойств, при этом будет достигнута максимальная точность оценки. Для уменьшения числа свойств можно вводить дополнительные уровни деления (рис.7). • Одновременное существование свойств в группе. Эквистатисные свойства, составляющие группу, должны быть такими, чтобы оцениваемый объект мог одновременно обладать всеми этими свойствами. Соответственно и признак деления должен выбираться с учетом удовлетворения этому правилу. • Деление до полного дерева. Дерево должно ветвиться до тех пор, пока во всех группах свойств на правом краю, не останутся только простые или квазипростые свойства, т.е. до тех пор, пока дерево не станет полным. • Первоочередность признака деления меньшей размерности. Из двух в одинаковой степени пригодных для использования признаков деления сначала нужно применять тот, который содержит меньшее число градаций. Это связано с ситуациями, когда сложное свойство можно разложить на эквистатисную группу свойств, используя различные признаки деления. Так, для грузовых автомобилей фрагмент дерева может быть построен двумя способами (см. рис.8). • На рис.8.а сперва использован признак деления, имеющий 3 градации, а на рис.8.б две градации. Степень детализации в обоих случаях одинакова, но во втором случае фрагмент состоит из девяти свойств против десяти в первом случае. Понятно, что предпочтительным является дерево с меньшим числом элементов, чем и объясняется существование этого правила. • Потребительская направленность формулирововк свойств. Для каждого сложного свойства имеется несколько признаков, с помощью которых оно может быть разбито на группы эквистатисных свойств. Следует выбирать те, которые имеют потребительскую направленность, т.е. отражают удовлетворение потребности с помощью оцениваемого объекта. • Функциональная направленность формулировок свойств. Рекомендуется применять те признаки деления, которые отражают не конструктивную структуру объекта, а характер выполняемых им функций. Это объясняется тем, что стабильность выполняемых функций гораздо выше, чем конструкция оцениваемых объектов. Например, оценку качества автомобиля целесообразно вести не по отдельным её частям (шасси, кузов, двигатель и т.д.), а по выполняемым функциям (удобство управления, удобство пассажиров, удобство перевозки грузов и т.д.). • Полнота учета особенностей потребления. Необходимо так строить дерево, чтобы в нем нашли отражение все особенности потребления объекта, раскрываемые в операции «Определение ситуации оценки». Исключение могут составлять только те свойства, по поводу которых имеется указание ЛПР или ЛРМ не имеет достаточно информации для определения значений показателей. • Жесткость структуры начальных уровней. Для подавляющего большинства объектов может быть предложена структура начальных уровней дерева свойств. Из этой структуры с учетом конкретной ситуации должны быть исключены лишние свойства. При построении дерева свойств целесообразно на первых 10-12 уровнях руководствоваться деревом, которое отражает всю основную номенклатуру потребительских свойств. 3 При подготовке к использованию объекта, включающая этапы его жизненного цикла: Уровни дерева 4 хранение 5 Приспособленность к хранению приспособленность к транспортировке Табл.3 приспособленность к транспортировке монтаж Табл.3 Приспособленность к монтажу ремонт Табл 3 Приспособленность к ремонту демонтаж Табл.3 Приспособленность к демонтажу Ликвидация Табл.3 Приспособленность к ликвидации При непосредственном использовании объекта Табл.3 приспособленность к выполнению основного назначения Табл.3 Свойства 0-го уровня Качество в целом Рис. 1 Иерархическое дерево свойств качества Правила построения дерева свойств • Правила, обязательные при любой ситуации оценки, называются общими правилами. Те правила, которых нужно придерживаться только в зависимости от ситуации оценки, будут называться частными. Общие правила построения дерева свойств • 1. Деление по равному основанию. Для любой группы свойств должен быть единый для всех свойств группы признак деления. 2. Исключит ельност ь. Свойства, входящие в группу, должны исключать необходимость их одновременного учета в виду того, что между показателями этих свойств есть функциональная зависимость. • 3. Корректируемость. Сущность этого правила заключается в том, что структура дерева должна позволять проводить корректировку (добавлять в дерево новые свойства или, наоборот, исключать некоторые свойства) в связи с изменением ситуации оценки. • 4. Учет взаимосвязей в системе «человек – среда – объект». В дереве свойств должны обязательно присутствовать (разумеется, с учетом ситуации оценки) показатели: экологичность, эргономические, безопасность. • 5. Жесткость структуры начальных уровней дерева. В дереве свойств жесткая структура отдельных поддеревьев должна распространяться на максимально возможное число ярусов. • 6. Пот ребит ельская направленност ь формулировок свойств. Для каждого сложного свойства существует несколько различных при- знаков, с помощью которых оно может быть разделено на группу эквисатисных свойств. Из них надо выбрать те признаки, которые имеют потребительскую направленность. • 7. Функциональная направленност ь формулировок свойств. Желательно применять те признаки деления, которые отражают не конструктивную структуру оцениваемого объекта, а характер выполняемых им функций. • 8. Правильны й учет субъ ект а оценки. Необходимо принимать во внимание тот уровень социальной иерархии, на котором находится субъект оценки. Наибольшее число свойств в дереве для одного и того же оцениваемого объекта будет тогда, когда субъект будет общество в целом, а наименьшее – когда субъект оценки небольшая группа потребителей или же только один человек. • 9. Необходимость и дост ат очност ь числа свойст в в группе. В группу включаются только те свойства, которые необходимы для обеспечения эквисатисности со смежным свойством для определения этого сложного свойства. • 10. Однозначность толкования формулировок свойств. В дереве не должно быть нечетких, двусмысленных, неоднозначно трактуемых формулировок свойств. • 11. Эталонное число свойств (Пэт). При сравнении двух объектов дерево свойств, предназначенное для оценки качества обоих объектов, должно состоять из эталонного числа свойств, т. е. включать в себя и все общие для обоих объектов свойства и те, по которым эти объекты отличаются друг от друга. • 12. Полнота учета особенностей потребления объекта. Необходимо так строить дерево, чтобы в нем нашли отражение все особенности процесса потребления объекта, выявленные на стадии определения ситуации оценки. • 13. Недопустимость зависимых свойств. В любой группе должны быть отставлены только независимые свойства. • 14. Одновременность существования свойст в. Эквисатисные свойства, составляющие группу свойств, должны быть такими, чтобы оцениваемый объект в каждый момент времени мог одновременно обладать этими свойствами. • 15. Максимальная вы сота дерева. Дерево должно «ветвиться» до тех пор, пока во всех группах свойств, находящихся на последнем ярусе дерева, не останутся только квазипростые, которые уже не нужно разделять, или простые. • 16. Исключение свойст в надеж ност и. Свойства надежности любого объекта очень сильно влияют на качество объекта, но включать их в дерево свойств не нужно, потому что при точном или приближенном методах оценки качества все свойства надежности учитываются с помощью, так называемой функции эффекта, при упрощенном же методе – надежность учитывается с помощью коэффициента сохранения эффективности Кэф. • 17. Предпочт ит ельност ь правост ороннего дерева. Правостороннее дерево является самым удобным в практической работе, в большинстве случаев целесообразно применять именно его. • 18. Предпочт ит ельност ь т абличной ф ормы дерева. Преимущество дерева в табличной форме заключается в экономии места, необходимого для изображения дерева. • 19. Предпочт ит ельност ь признака деления меньшей размерности. Из двух в одинаковой степени пригодных для пользования признаков деления сначала нужно применять признак, содержащий меньшее число градаций. Частные правила построения деревьев свойств • 1. Учет зат рат и результ ат ов. Сравнительно редко, в зависимости от ситуации оценки, необходимо определять в количественной форме не интегральное качество, а качество объекта. В этом случае из дерева должно быть исключено квазипростое свойство экономичность, т. е. затраты на производство и потребление рассматриваться не будут. • 2. Ясност ь признака деления. Если по ситуации оценки установлено, что коэффициенты весомости для свойств отдельных групп (или чаще всего дерево в целом) будут определяться экспертным методом, целесообразно чтобы в каждой группе свойств признак деления был четко выражен и абсолютно ясен уже из самих форму- лировок свойств. • 3. Случайный характер расположения свойств. Целесообразно применять случайный порядок расположения свойств в группе. Это необходимо довести до сведения экспертов. • 4. Минимум свойств в группе. В любой группе не должно быть более семи свойств – в противном случае точность экспертной оценки резко уменьшается. • 5. Возможность оценки других объектов с помощью поддеревьев. В случаях, когда оценку качества объекта можно использовать для аттестации качества не только этого объекта, но и для других каких-то целей, например как составную часть другого объекта, необходимо эту часть выделить под дерево свойств. • 6. Исключение одинаково выраженных свойств. Из деревьев свойств исключаются все те свойства, которые в одинаковой степени выражены в сравниваемых вариантах. • 7. Неполное дерево при упрощенной методике его построения. Когда факторы времени и трудоемкость лимитируют и, кроме того, допустимо некоторое снижение точности полученных результатов, можно использовать упрощенную методику построения дерева свойств. При этом снижаются затраты труда как на построение дерева, так и на проведение последующих операций, предусмотренных алгоритмом.